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一、概述
1 、過程控制綜合實驗裝置（ Process Control System ，簡稱 PCS ），是模仿現代工業(yè)生產過程中常見的物理量，諸如溫度、壓力、流量、液位等參數，對其進行測量、控制，分析過程參數變化特性，研究過程控制規(guī)律 ( 如 PID 控制 ) 的教學實驗設備，過程控制綜合實驗裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表，接近工業(yè)實際，使用安全，運行穩(wěn)定，維護簡單，性價比優(yōu)越。本裝置集合多種控制方式，再現實際工業(yè)現場使用的控制手段，采用聲光報警系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
2 、可滿足“自動調節(jié)原理”，“過程控制”，“控制儀表”，“自動檢測技術與傳感器” , “計算機”及相關課程的教學實驗需求；
3 、可作為有關企業(yè)技術人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運行監(jiān)控人員的實習、培訓實驗設備。
二、產品結構與特點：
1 、分體式設計，模塊化組裝式結構，可以根據不同的需要選擇、 PLC 控制，儀表控制 , 模擬 PID 控制和計算機控制組成不同的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢測控制裝置、鍋爐加熱裝置。
2 、二水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
3 、實驗柜完全敞開設計，內部器件全部可視，有利直觀教學和維護。
4 、人性化設計，配有儲水箱，進排水自控裝置，減輕實驗人員勞動強度。為實驗文明操作提供條件。
5 、裝置的儀表、部件均選用現代化技術工業(yè)級產品，智能化程度高。精度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學和拓寬學生工業(yè)現場知識。為以后走上社會打好結實基礎。
6 、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護，帶保護套的專用實驗電源連線，及溫控箱防止無水加溫自動控制等，力求保護人身、設備安全。
7 、開放度好，在教師指導下，學生可觀察、可自己動手參與操作、可自行編程進行驗證、可根據記錄的實時曲線進行理論分析等。
8 、鍋爐加熱程控保護系統(tǒng)：
（ 1 ）加熱電路加有保險管進行過載保護，并具有防干燒保護功能；
（ 2 ）鍋爐加熱內膽加由水位液位保護裝置，水位不達到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調壓器工作。
9 、 電源啟?？刂品绞?；采用啟停按鈕控制接觸器來控制電源的啟停。
1 0 、漏電保護裝置及安全性和安全承諾：
（ 1 ）各種電源及各種儀表具有可靠的保護功能
（ 2 ）各種電源及各種儀表的強電采用開關控制，學生不自行接線，不存在強弱電混插的問題。
三、系統(tǒng)技術參數 :
1. 工作電源：單相三線 22 0V ± 5% 50Hz ；
2. 整機容量： <5KVA
3. 控制信號：電壓 0 ～ 5V ；電流 4 ～ 20MA;
4. 外形尺寸： 1720mm × 730mm × 1600mm
5. 上位計算機組態(tài)軟件
6. 可以同時對三個參數進行采集，比如，一組測流量，一組測溫度，一組測壓力；
7. 重量：實驗臺 + 實驗架，約重 250Kg
四、系統(tǒng)主要配置及功能介紹（以下為單套配置清單）
序號 |
名 稱 |
規(guī)格、參數 |
數量 |
• |
實訓平臺 |
實訓對象 臺架全部采用不銹鋼框架 使用 壽命增強不易生銹 機械 強度高 |
1 套 |
• |
實訓屏 |
提供實驗所需的單相 AC220V 電源，總電源由帶漏電保護的空氣開關控制，另控制屏內部設有電流型漏電保護器，配有漏電報警指示燈和告警復位按鈕，安全性符合國際標準。實訓裝置的電網電壓由一只指針式交流電壓表監(jiān)示。通過鑰匙開關和啟?？刂瓢粹o，使強電系統(tǒng)的操作更為安全方便，進行實訓時鑰匙開關鑰匙由老師保管，等檢查無誤時由老師打開鑰匙開關。并設置有執(zhí)行元件輸入輸出接口、模擬量信號輸入輸出接口。所有信號接口均采用國際標準的 IEC 信號接口。執(zhí)行機構接口有單相可控硅移相調壓裝置、三相不銹鋼磁力泵及電加熱管組成。并將對象系統(tǒng)各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號同面板上的插座相連，便于學生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。 |
1 套 |
• |
電腦桌 |
型材和鈑金結構，用于放置計算機，下方裝有萬向輪。尺寸： 560mm × 600mm × 1020mm 。 |
1 張 |
• |
控制對象 |
包括 2 只上水箱、下水箱和儲水箱。上、下水箱采用優(yōu)質有機玻璃，結構包括緩沖槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相關實驗，水箱采用優(yōu)質有機玻璃，水箱底部均接有壓力傳感器。儲水箱由不銹鋼板制成 不銹鋼溫控實驗箱 1 只 由加熱箱、加熱環(huán)、 Pt100 、溫度變送器組成，加熱箱內無水斷電保護裝置，也防止溫度干燒。 儲水箱自動進、排水裝置 1 套 其中儲水箱底部裝有出水閥，水箱需要更換水時，把出水閥打開將水直接排出。 |
1 套 |
• |
HONEYWELL 智能電動調節(jié)閥 |
等百分比特性內置侍服放大器 , 稀土永磁同步電機 , 體積小 , 力矩大 . 工作電壓 24VAC ，輸入電流 4-20mADC 等百分比特性內置侍服放大器 , 稀土永磁同步電機 , 體積小 , 力矩大 , 比普通的電動閥貴 |
1 只 |
• |
單相磁力 泵 |
無泄漏，低噪音，單相 220VAC ， 90W 。 聲音比較小，有利于實驗室保持安靜，工作的穩(wěn)定性非常好。 |
1 臺 |
• |
三相磁力泵 |
無泄漏，低噪音，三相 220VAC ， 180W ，揚程 8 米。 |
1 臺 |
• |
交流變頻控制（西門子） |
采用西門子公司的 V20 0.37KW 型 變頻器，控制信號輸入為 4 ～ 20mADC 或 0 ～ 5VDC ， 交流 220V 變頻 輸出用來驅動三相磁力驅動泵。 |
1 臺 |
• |
溫控調壓模塊 + 散熱器 |
全隔離單相交流可控硅調壓模塊；控制信號： 4-20mADC 。
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1 套 |
• |
加熱環(huán) |
功率： 1800W ， 220VAC 。 具有防干燒保護功能 |
1 只 |
• |
擴散硅壓力變送器（液位） |
選用西門子 QBE2103 壓力變送器探頭。 0.5 級精度；輸出信號：選 4-20mADC （二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（ 1Cri18Ni9Ti ）。 |
2 只 |
• |
壓力變送器 |
選用西門子 QBE2103 壓力 變送器 。 0.5 級精度；輸出信號：選 4-20mADC （二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（ 1Cri18Ni9Ti ）。 |
1 只 |
• |
Pt100 溫度傳感器及溫度變送器 |
Pt100 ： A 級；溫度變送器： 0.5 級精度， 0-100 ℃。 |
1 套 |
• |
渦輪流量計及流量變送器 |
（ 1 ）量程：選 0-1200L/h ；（ 2 ）輸出信號： 4-20mADC ；（ 3 ）精度： 0.5 級。 |
2 套 |
• |
PID 調節(jié)器控制 |
硬件模擬 PID 控制掛箱由給定信號源、比例積分微分設定旋鈕以及 PID 調節(jié)回路組成，以上組成部分均由硬件給出動作，可完成單 / 雙閉環(huán)控制實驗。 |
1 臺 |
• |
智能儀表控制系統(tǒng) |
AI 808P 智能儀表 |
2 臺 |
• |
PLC 控制系統(tǒng) |
采用西門子 S7-200 SMART 主機 CPU SR 20 ( 自帶以太網通訊口 ) ，配置一個 4 入 /2 出模擬量模塊 EM AM06 ，可完成所有單通道輸出、多通道輸入控制實驗。 |
1 套 |
• |
繼電器 |
歐姆龍小型繼電器 |
1 只 |
• |
電磁閥 |
電磁閥作為電動調節(jié)閥的旁路，可以實現階躍和脈沖干擾，通過手動閥開度可調節(jié)階躍和脈沖干擾的大小。 |
1 只 |
• |
液面探頭 |
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2 只 |
• |
配有 24v 直流穩(wěn)壓電源 |
提供直流 24V 電源 |
1 只 |
• |
護套疊插式連接導線及配件 |
—— |
1 套 |
• |
網絡控制軟件 |
上位機軟件 擁有完善的編程軟件、過程裝置管理軟件及上位監(jiān)控管理軟件，配備 MCGS 工控組態(tài)軟件（ DEMO ），單片機數據采集與 Matlab 算法控制軟件， PLC 編程軟件： • MCGS 工控組態(tài)軟件 每套過程控制實驗裝置需配置一臺上位監(jiān)控 PC 機，在智能儀表控制與 PLC 控制系統(tǒng)的 PC 機上安裝有 MCGS 工控組態(tài)軟件，能夠對設定值、輸出值、 P 、 I 、 D 及各類可寫參數進行操作，觀看動態(tài)變化棒圖顯示、測量值實時曲線等。 |
1 套 |
• |
PLC 編程軟件 |
PLC的編程環(huán)境軟件，通過通訊電纜線使PLC與計算機使用本軟件建立通訊關系后，使用本軟件可以對PLC的所有功能進行編程，對編寫好的程序進行下裝，對已運行程序進行在線編程或監(jiān)控等。 |
1 套 |
• |
電腦 |
聯(lián)想I7-9700/8G/1T/2G獨立顯卡/ DVDRW/23.8英寸 |
1 臺 |
五、系統(tǒng)能完成的實驗項目
1. 實驗裝置的基本操作與儀表調試
2. 壓力變送器的零點遷移和性能測試實驗
3. 單容自衡水箱的對象特性測試實驗
4. 雙容自衡水箱的對象特性測試實驗
5. 溫度位式控制實驗（智能儀表控制、 PLC 控制）
6. 溫度連續(xù)控制實驗（智能儀表控制、 PLC 控制和模擬 PID 控制）
7. 智能儀表控制實驗
8. 單容水箱液位控制實驗（ PLC 控制和模擬 PID 控制）
9. 雙容水箱液位控制實驗（智能儀表控制、 PLC 控制和模擬 PID 控制）
10. 流量定值控制實驗（智能儀表控制、 PLC 控制和模擬 PID 控制）
11. 單容水箱壓力 PID 控制實驗（智能儀表控制、 PLC 控制和模擬 PID 控制）
12. 單回路控制系統(tǒng)的質量研究
13. 串級控制系統(tǒng)連接實驗
14. 液位串級 PID 控制實驗
15. 計算機控制系統(tǒng)
16. 單片機控制系統(tǒng)
17.PLC 上下水箱液位串級控制實驗——利用通訊電纜、 MCGS 組態(tài)軟件
18. 液位流量串級控制實驗——利用通訊電纜、 MCGS 組態(tài)軟件
19. 基于 MATLAB 的單回路 PID 控制實驗
20. 基于 MATLAB 的串級 PID 控制實驗
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